基于超聲容積成像定量評估甲狀腺腫大源性氣道壓迫的風險研究

王海林, 朱小蘭, 符 建

(江蘇省海安市人民醫院超聲科, 江蘇 海安 226600)

甲狀腺腫大是氣道壓迫的重要原因之一[1,2]。生理或病理因素致使的甲狀腺體積(TV)增加可顯著壓迫氣道(尤其是主支氣管)，引發上呼吸道的持續刺激產生呼吸道癥狀[3]，并可導致明顯的喘鳴和持續性缺氧[4]。急性甲狀腺腫大合并甲狀腺內出血甚至可導致突發性呼吸窘迫。雖然甲狀腺體積增大與氣道壓迫存在顯著的因果關系，但局限于臨床醫師的主觀評測顯然不能適應現代精準醫學的要求，且醫學界至今未能提供依據前者評估后者的有效詢證方法。因此，本文以甲狀腺超聲容積成像和氣道CT成像數據為手段，旨在探明便捷的甲狀腺超聲成像是否可以準確的定量評估其引發的氣道壓迫風險，為臨床防治方案提供可靠的理論依據。

1 資料與方法

1.1受試者收集:本研究為回顧性設計。所有受試者資料來源于2017年1月至2020年12月期間海安市人民醫院影像科PACS系統。入組標準：①18～60歲；②接受過超聲檢查并確診為甲狀腺腫大；③同期接受過頸部CT檢查；④頸部無外傷或異物植物病史；⑤未接受過頸部和甲狀腺外科手術。排除標準：①超聲或CT圖像質量欠佳；②先天性氣管狹窄或氣管畸形；③甲狀腺或頸部組織惡性腫瘤；④頸部炎癥性疾病；⑤長期慢性疾病。共計收集符合條件的受試者資料84例，并根據氣道是否存在狹窄分為狹窄組26例，未狹窄組58例。受試者對影像學資料的利用具有知情同意權，本研究經所在醫院倫理委員會批準。

1.2甲狀腺超聲容積成像:三維超聲儀器使用GE Voluson E10的RSP 6-16-D(5-17MHz)探頭。三維超聲數據采集過程中囑咐患者憋氣并避免吞咽動作，探頭固定于感興趣區域，根據甲狀腺大小調整掃描角度(15～30度)，探頭自動采集三維超聲容積數據。其中三維超聲圖像分析均采用Render表面模式，包括橫切面(A或B平面)、縱切面(A或B平面)和冠狀面(C平面)的三維重建圖像。甲狀腺體積評估由圖像系統生成。見圖1。

圖1 甲狀腺容積成像

1.3氣道CT(頸部)成像:采用GE Revolution 128排CT機，受試者取仰臥位，頸部拉伸，下頜稍抬起，并將手臂延伸使兩肩下移，掃描基線垂直喉及氣管長軸。掃描參數：矩陣為512×512，管電壓為120Kv，管電流220mA，FOV為28～34，螺距為0.984:1，層厚為3.75mm，掃描范圍：下頜角水平至主動脈弓層面。所獲得原始數據行層厚0.625mm，層間距0.625mm重建后傳至工作站進行增厚多平面重建(MPR)成像。見圖2。

圖2 氣道CT(頸部)成像

1.4氣道狹窄評估:不同于其他研究中以氣管直徑作為測量值，為了更準確的評估氣道狹窄，以氣道面積作為測量值。測量工作在氣道的CT橫斷面和冠狀面進行(圖)。為了確定壓迫的嚴重程度，氣管壓縮率(TCR)定義如下：TCR=A1(氣管最小橫截面積)/A2(氣管最大橫截面積)。氣管狹窄(%)=(1-TCR)×100。當氣管沒有受壓時，TCR等于1，氣管狹窄等于0(0%)。另以氣管中線判斷氣管是否移位，當檢測到移位方向時，標記為向右或向左。所有測量均由兩位影像科醫生在同一天對每個受試者進行兩次盲法測量，每位醫生獲得的測量值的平均值被作為該參數的真實測量值。

1.5統計分析:所有數據分析使用SPSS for Windows Ver.15.0(SPSS Inc.,Chicago,IL,USA)進行統計分析。采用Mann-Whitney U檢驗比較各組間的TV，變量間的相關性采用Spearman相關檢驗。受試者工作特征(ROC)曲線分析用于檢測不同程度氣管狹窄的TV的截止水平。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1一般資料:本組共計入組84例受試者，男性44例，女性40例，年齡22～58歲；其中狹窄組36例，男性19例，女性17例，平均年齡49.10±13.80歲，甲狀腺平均TV為35.11±9.58mL，氣道平均TCR為0.76±0.09；未狹窄組48例，男性22例，女性26例，平均年齡42.80±12.70歲，甲狀腺平均TV為18.49±7.66mL，氣道平均TCR為0.86±0.12。與未狹窄組相比，狹窄組受試者年齡更大并且甲狀腺TV更大(P<0.05)。見表1。

表1 一般人口學資料比較

2.2甲狀腺TV對氣道狹窄的鑒別能力:校正年齡因素后，兩組之間顯著的甲狀腺TV差異依然被證實(t=13.363，P<0.001)。相關分析顯示：狹窄組中甲狀腺TV與氣道狹窄呈現顯著的相關性，具有統計學意義(r=0.549，P<0.05)。ROC分析結果顯示：引發氣道狹窄時，甲狀腺TV的曲線下面積為0.688(95%可信區間：0.599～0.753，P<0.001)。見圖3。

圖3 左圖為甲狀腺TV與氣道狹窄程度的相關性分析，右圖為甲狀腺TV鑒別氣道狹窄的ROC分析，AUC=0.688。

2.3ROC分析:進一步的ROC分析結果顯示，甲狀腺TV不僅可以有效鑒別氣道狹窄的發生，也可有效的對不同氣道狹窄等級進行評級，甲狀腺TV預測氣管狹窄10%、20%、30%和40%的AUC分別為0.658、0.679、0.702、0.787，其截斷值19.69mL、20.98mL、23.85mL和29.37mL。見圖4。

圖4 甲狀腺體積對氣道壓迫發生的鑒別效能

3 討 論

本回顧性研究中，我們運用超聲容積成像和頸部CT成像分別測量甲狀腺的TV和氣道的具體數值。此外，我們首次通過使用客觀方法來揭示甲狀腺TV和氣管壓迫之間的潛在關系。我們的結果證實甲狀腺TV不僅與氣道狹窄的發生有關，還可有效的間接的評估其狹窄的等級。以往有關甲狀腺TV的研究大多關注術后并發癥的影響，如TV較小的患者低鈣血癥的風險增加，而TV較大的患者發生喉返神經損傷和圍手術期出血的風險增加[5]，關于甲狀腺TV與患者氣道壓迫的研究卻很少。在少部分涉及呼吸功能的文獻中，較大的TV被證實與與球狀感覺和呼吸短促之間存在正相關，其受損吸氣流速甚至可降至1.5L/s[6]。我們的研究在上述研究的基礎上，進一步探明了便捷的甲狀腺超聲成像可以準確的定量評估其引發的氣道壓迫風險，為氣道狹窄的臨床防治方案提供可靠的理論依據。

臨床工作中，與甲狀腺疾病相關的呼吸窘迫的可能源于如下四個不同的因素：腫瘤的氣管內侵犯；伴有或不伴有自發性甲狀腺內出血引起的氣管的外部壓力；甲狀腺容積增大造成的直接壓迫；以及喉返神經被浸潤造成的雙側聲帶癱瘓[7]。在這些風險因素中，我們選取了臨床中最為常見且病例最為豐富的甲狀腺因素作為研究對象。甲狀腺腫大導致氣道壓迫的手術指征評估是一項充滿挑戰的任務。氣道結構隱藏在胸骨后方，常規超聲難以檢測，而CT檢查的復雜成像(需薄層掃描且多曲面重建)以及長耗時、高費用的弊端又制約專科醫師的醫囑執行。除了一些顯著的指針包括：預防進行性增大或縱隔擴張的并發癥(氣管狹窄、上腔靜脈綜合征)、惡性可能、以及典型的呼吸困難和/或吞咽困難，專科醫師對氣道壓迫的緩解是否實行手術的判斷是經驗性的。本文結果成功建立的氣道狹窄與甲狀腺的對應關系無疑可為這一工作提供了可參考的影像學枕依據。

盡管超聲在測量TV方面存在一些難以回避的問題，例如超聲醫師的主觀差異、在甲狀腺結節的不規則輪廓時計算TV的橢球公式可能存在不足等，但其目前仍為估計甲狀腺體積最有用和最被接受的方法，尤其在緊急情況下(便捷性)。既往研究表明[8]，超聲測量的甲狀腺TV與CT/MRI測量的TV無明顯差異(胸骨后甲狀腺腫病例除外)。當然，CT/MRI在胸骨后延伸甲狀腺的病例中評估氣管受壓的優勢不可忽視，在臨床工作中可根據患者情況酌情使用。